美国太空发展局欲构建低轨小卫星星座，助力实现美军全域指挥控制构想
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来源：电科小氙
据C4ISRNET网站2020年5月6日消息，美国太空发展局（SDA）目前正在为其作为“国家安全太空架构”（National Security Space Architecture）传输层的首批中10颗卫星征询建议书，构建初始传输层——一个在轨网状网络，用以连通天基传感器和地面射手。
“国家安全太空架构”是一个在不断扩充的低轨星座，将满足多重军事需求，包括跟踪超音速武器；提供备选定位、导航和授时数据；进行超视距目标瞄准等等。太空发展局最终构想是组成一个由大量互连卫星组成的星座，计划每两年发射一批卫星，快速扩充其LEO星座，到2026年将约有1000颗卫星在运行。
SDA打算用20颗低轨小卫星构成“国家安全太空架构”的传输层。目前征询设计的10颗卫星组成的网状网络将采用星间光交叉链路，利用美军各军种和盟军广泛使用的Link 16系统连接地面用户，并可连接具有UHF通信能力并兼容情报界应用系统的“综合广播系统”（IBS）。
在2020年4月工业日上，SDA局长Derek Tournear称，这个初始天基网状网络将构成美国国防部“联合全域指挥控制”（Joint All-Domain Command and Control，JADC2）企业的空间网络部分。
（1）“国家安全太空架构”采用螺旋式开发方法，不断吸纳新技术
SDA将采用螺旋式开发方法构建“国家安全太空架构”，每两年发射一批卫星，逐渐扩充星座规模和能力。
螺旋式开发理念意味着两年的周期可以让SDA快速吸纳在轨新能力，应对威胁的不断变化。不是花时间等待完美卫星系统，而是要尽可能随时将成熟技术用到星上，在短期内赋予士兵增强能力。
首批20颗卫星将于2022财年第四季度发射，SDA称之为“0期”（Tranche 0），其开发费用在SDA 2021年预算中是1亿美元。SDA对“0期”的预期是实现定期区域性低延时数据连通。
第二批卫星——“1期”将于2024年入轨，为星座再加150颗卫星。SDA对“1期”的预期是提供永久区域连通。
“0期”是测试训练阶段，用于演示验证该架构和其他战场系统的集成，为SDA未来开发工作提供经验。一旦2022年传输层到位，SDA要演示验证天基传感器数据下行到地面站，然后上行到传输层，通过TITAN和Link 16战术网传送到战术边缘。最终，SDA要取消地面站，通过光交叉链路将天基传感器数据直接传到传输层。
“0期”传输层卫星中将有3颗搭载Link 16载荷。对于“0期”传输层，SDA有6个目标：
1）演示验证通过光交叉链路网状网将数据低延时传送给作战人员；
2）演示验证通过传输层将外部天基传感器数据传送到作战人员的能力；
3）演示验证有限的战斗管理C3功能；
4）通过网状网将“综合广播系统”（IBS）数据传送给作战人员；
5）通过该网络近实时存储、中继和传送Link 16数据；
6）运行一个不依赖GPS的通用授时参考基准。
（2）20颗小卫星构建网状网络，作为“国家安全太空架构”传输层
“国家安全太空架构”由数层组成，每层都有不同的功能。“0期”将建立传输层——可将数据从一个卫星传送到另一卫星的天基网状网。该网状网将作为美国国防部传输战术、战略情报和目标瞄准数据的标准网络——“综合广播系统”的一部分运行。
实现该传输层的关键技术是星间光交叉链路，可为卫星间提供约1 Gbps连接。每个传输层卫星有4个此类交链——前、后、左和右，可将数据传送到位于同轨道平面的最近或第二近的传输层卫星。
这些卫星还具备跨轨道面交链，即能够连通其他轨道面的非传输层卫星，如果这些非传输层卫星也有光星间交链，将可以通过传输层网状网络将数据传送到另一卫星，甚至地面射手。例如，工作流程可能是这样：天基传感器收集到图像，要传送到某一地基系统，但这个地基系统不处于任何地面站工作范围内。传感器会通过跨轨道面光交链将图像传送到传输层卫星，之后数据会从一颗传输层卫星传送到另一颗传输层卫星，直到到达目的地上空，然后数据将下行到光地面终端或通过Link 16战术数据网络分发到适当的武器系统。理论上，这将使得射手能近实时接收天基传感器数据。
SDA在和美国陆军合作开发从空间跟踪时敏地面威胁的能力，并为士兵提供实时信息。SDA还考虑将射频交链作为光交链的备份。
（3）借助低轨小卫星星座实现JADC2构想，令各军种近实时共享数据
SDA构想的这一低轨小卫星星座构成的顶层网络，能够连通传感器和射手，而无论其位置何在。这意味着美空军传感器可以将数据传送给陆军射手，甚或国家侦察局传感器可发送信息给空军射手，从而实现JADC2概念，
每个军种都有自己的战术网络接入方式，而JADC2是确保各军种拥有相同组网基础设施、进行互相联络的一个方法。SDA直接在JADC2中插入一个天基层，将所有通信联合到一起。
美军各军种都为实现全域战开发了自己的C2系统,包括：
- 空军高优先级的“先进战斗管理系统”(Advanced Battle Management System ，ABMS)：引领着JADC2实现技术的开发道路，通过四个月为周期的演示验证纳入其他军种和作战司令部的输入。ABMS系列系统不包括开发新卫星，而是开发组网技术，以加强包括卫星在内的各种传感器之间的连通。
- 陆军TITAN移动地面站：陆军构想用之融合来自多个ISR卫星（包括用于国家安全的和商用的）的传感器数据，为战场指挥官形成通用作战图。SDA已计划利用TITAN将数据从传输层推送到战术边缘。
- “海军集成火力控制-防空” (NIFC-CA),将机载传感器平台链接到水面战舰，使得E-2D “先进鹰眼”雷达飞机和F-35C联合攻击战斗机能够发现敌军飞机或来袭导弹，然后将数据发送至“宙斯盾”巡洋舰和驱逐舰（甚或濒海战斗舰），使其能够攻击自己的雷达无法“看到”的敌军目标。
美国防部期望确保类似这些计划能通过一种方法在整个美军共享数据。SDA工作的关键点是确保天基传感器数据能够近实时送入各军种战场网络。
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